Question

Ⅰ．CO和H₂作為重要的燃料和化工原料，有著十分廣泛的應用．
（1）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁═-393.5kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂═+131.3kJ?mol^-1
則反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）△H═

 

 kJ?mol^-1．
（2）利用反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═CO₂（g）+H₂O（g）設計而成的MCFS燃料電池是用水煤氣（CO和H₂物質的量之比為1：1）作負極燃氣，空氣與CO₂的混合氣為正極助燃氣，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔點混合物做電解質的一種新型電池．現以該燃料電池為電源，以石墨作電極電解飽和NaCl溶液，反應裝置以及現象如上圖所示．則有：
①燃料電池即電源的N極的電極反應式為

 

；
②已知飽和食鹽水的體積為1L，一段時間后，測得左側試管中氣體體積為11.2mL（標準狀況），若電解前后溶液的體積變化忽略不計，而且電解后將溶液混合均勻，則此時溶液的pH為

 

．
（3）在不同的溫度下，將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行如下反應：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），得到如下數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實驗1中以v（CO₂）表示的平均反應速率為

 

（取2位小數）．
②下列措施可能使上述反應中CO的轉化率增大的是

 

（填序號）；
A．升高溫度   B．降低溫度    C．增大壓強   D．再加入一定量H₂O（g）   E．使用催化劑．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,熱化學方程式,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據蓋斯定律構造出目標反應熱化學反應方程式，據此計算反應熱；注意化學計量數乘以不同的系數，進行加減，焓變也要乘以相同的系數，做相應加減；
（2）①由圖可知：電解飽和食鹽水，陰極生成氫氣，陽極生成氯氣，氯氣易溶于水，體積較小，則右端為陽極，所以N為原電池的正極，正極上氧氣得電子；
②電解飽和食鹽水時，陽極上是氯離子失電子，電極反應為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極上是氫離子得電子，2H⁺+2e^-═H₂↑，根據氫氧化鈉與氫氣的關系式計算出溶液中的氫氧根離子、氫離子的濃度，然后計算出溶液的pH；
（3）①由表中數據可知，CO的物質的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據v=

△n V

△t

計算v（CO），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（CO₂）；
②提高CO的平衡轉化率，平衡正向進行，結合平衡移動原理分析判斷．

解答： 解：Ⅰ．（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol，
②C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol，
根據蓋斯定律，①-②得CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=-393.5-131.3=-524.8kJ/mol，
故答案為：-524.8；
（2）①由圖可知：電解飽和食鹽水，陰極生成氫氣，陽極生成氯氣，氯氣易溶于水，體積較小，則右端為陽極，所以N為原電池的正極，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子而發生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②電極飽和食鹽水，陰極發生了反應：2H⁺+2e^-═H₂↑，由2NaOH～H₂↑，陰極得到11.2mL標準狀況下的氣體，則n（OH^-）=

0.0112L

22.4L/mol

×2=0.001mol，
溶液中c（OH^-）=

0.001mol

1L

=0.001mol/L，c（H⁺）=

1×10-14

0.001

mol/L=1×10^-11mol/L，
所以pH=11，
故答案為：11；
（3）①、由表中數據可知，CO的物質的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

1.6mol 2L

6min

=

2

15

mol/（L?min），速率之比等于化學計量數之比，
故v（CO₂）=v（CO）=

2

15

mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案為：0.13mol/（L?min）；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g），反應是氣體體積不變的放熱反應；
A．反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向進行，一氧化碳轉化率減小，故A不符合；
B．反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正方向移動，一氧化碳轉化率增大，故B符合；
C．反應前后氣體體積不變，增大壓強平衡不動，一氧化碳轉化率不變，故C不符合；
D．再加入一定量H₂O（g），平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，故D符合；
E．使用催化劑平衡不移動，所以一氧化碳轉化率不變，故E不符合；
故答案為：BD．

點評：本題考查了蓋斯定律的應用、原電池原理和電解池原理的應用、反應速率的計算和影響平衡的因素等，題目綜合性強，難道較大，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．